專利名稱：一種無(wú)線移動(dòng)通信中的性能分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)，涉及到無(wú)線移動(dòng)通信中的性能分析問(wèn)題，能直接 應(yīng)用于無(wú)線移動(dòng)通信中，方便準(zhǔn)確地分析無(wú)線移動(dòng)通信中的服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線移動(dòng)通信中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的多樣化，不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有著不同的服務(wù)質(zhì)量保 障需求，并且對(duì)延時(shí)積壓等性能越來(lái)越敏感。現(xiàn)代交通工具的發(fā)展，如輕軌、高鐵等高速交 通工具的普及，導(dǎo)致了通信終端移動(dòng)速度的加快，使得信道的衰落越來(lái)越快，相應(yīng)的在無(wú)線 移動(dòng)通信中提供服務(wù)質(zhì)量保障的環(huán)境也越來(lái)越差。必須首先準(zhǔn)確建立無(wú)線移動(dòng)通信的性能 分析框架，才能準(zhǔn)確地計(jì)算出無(wú)線移動(dòng)通信中的各項(xiàng)性能參數(shù)，進(jìn)而為具有不同服務(wù)質(zhì)量 需求的業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保障。以往的對(duì)無(wú)線移動(dòng)通信的性能建模方法都只片面考慮了無(wú)線信道的衰落特性。即 針對(duì)服從某一衰落特性的信道，從誤比特率的度量角度出發(fā)，把信道的信噪比劃分成一系 列連續(xù)的信噪比間隔(Γπ Γ2)，[Γ2，Γ3)... [ΓΝ，Γ Ν+1)，每一個(gè)信噪比間隔代表一個(gè)信道 狀態(tài)，從而來(lái)確定相應(yīng)的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型，數(shù)值分析結(jié)果表明這種方法計(jì)算出的 有限狀態(tài)馬爾科夫鏈的狀態(tài)數(shù)目很多，即產(chǎn)生了很多冗余狀態(tài)，會(huì)增加分析的復(fù)雜度。同時(shí) 這種建模方法只考慮了網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線信道的特性，然而網(wǎng)絡(luò)的不同層次之間是一個(gè)整體，它 們協(xié)同地控制網(wǎng)絡(luò)性能，只考慮無(wú)線信道的性能影響是片面的，并且誤比特率對(duì)上層性能 度量的參考價(jià)值較小，不能很好地分析出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。為了建立一個(gè)準(zhǔn)確地面向無(wú)線 移動(dòng)通信的性能分析框架，更好地保障無(wú)線移動(dòng)通信中各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，需要采 用跨層思想，從單一層次的建模擴(kuò)展到聯(lián)合多層次的跨層建模，跨層思想是下一代移動(dòng)通 信中的關(guān)鍵技術(shù)，并且受到越來(lái)越多研究人員的重視。本發(fā)明采用跨層思想，聯(lián)合考慮無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線衰落信道、物理層的前向糾錯(cuò)編碼以及數(shù)據(jù)鏈路層的停止等待ARQ協(xié)議構(gòu)造了 無(wú)線移動(dòng)通信的跨層有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型，該模型能夠計(jì)算出有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模 型的狀態(tài)數(shù)目，以及各個(gè)狀態(tài)的服務(wù)速率和穩(wěn)態(tài)概率，本發(fā)明的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈的狀 態(tài)數(shù)目相比以前方法的狀態(tài)數(shù)目大大減少，并且能夠分析通信終端在不同移動(dòng)速度時(shí)的性 能，相比之前只考慮無(wú)線衰落信道所建立的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型具有更強(qiáng)的準(zhǔn)確性和 實(shí)用性，得到的性能參數(shù)對(duì)實(shí)際通信系統(tǒng)的參數(shù)配置具有更強(qiáng)的參考價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)線移動(dòng)通信中的性能分析方法，通過(guò)建立無(wú)線移動(dòng) 通信的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型來(lái)分析無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能，本發(fā)明的方法降低了分析的復(fù)雜 度，并且能夠計(jì)算出每個(gè)狀態(tài)的服務(wù)速率和穩(wěn)態(tài)概率。本發(fā)明提供的一種無(wú)線移動(dòng)通信中的性能分析方法，設(shè)該無(wú)線移動(dòng)通信中所使用 的無(wú)線信道服從瑞利衰落，信道的無(wú)損服務(wù)速率為μ，移動(dòng)通信終端的移動(dòng)速度為u，該方 法包括下述步驟
步驟1.假設(shè)將無(wú)線信道的信噪比劃分成N+1個(gè)連續(xù)的信噪比間隔[Γ。， F1)... [Tk^1, rk)... [ΓΝ, ΓΝ+1)，其中Γ。= 0，Γ N+1 =c ，若某時(shí)刻無(wú)線信道的信噪比介 于「^和Γ k之間，代表信道處于信道狀態(tài)sk，能夠得到狀態(tài)空間{Sk|k= 1,2..., N+1}, 即能夠確定一個(gè)狀態(tài)數(shù)目為N+1的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型；k、N均為正整數(shù)，k表示信道 狀態(tài)的序號(hào)，N+1表示待確定的信道狀態(tài)數(shù)目；步驟2.設(shè)置前向糾錯(cuò)編碼參數(shù)為(n，m，t)，采用式I計(jì)算數(shù)據(jù)包的誤包率PER，其 中，η為編碼后數(shù)據(jù)包總的比特位數(shù)，m為原始信息數(shù)據(jù)包比特位數(shù)，t代表數(shù)據(jù)包的可更正 比特位數(shù)，Peω是一定調(diào)制方法下誤比特率的表達(dá)式，Pe(r)是信道信噪比r的函數(shù)，式I 中的j為從t+Ι到η的整數(shù)，編碼后數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間T = η/μ ；再利用式I計(jì)算無(wú)線信 道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的誤包率基本為0時(shí)的信噪比值re ；設(shè)信噪比r的分布函數(shù)p(r)為式II，P為無(wú)線信道的平均信噪比，則信道狀態(tài)Sk 的穩(wěn)態(tài)概率Hk為式III，無(wú)線信道的電平通過(guò)率ΝΓ定義為式IV，其中，fd。pplCT = u . f/W 為終端移動(dòng)速度為u時(shí)的最大多普勒頻移，f代表載波頻率，w為電磁波在無(wú)線信道中的速 率；信道狀態(tài)Sk的平均持續(xù)時(shí)間τ k表示為式V ；
權(quán)利要求
1. 一種無(wú)線移動(dòng)通信中的性能分析方法，設(shè)該無(wú)線移動(dòng)通信中所使用的無(wú)線信道服 從瑞利衰落，信道的無(wú)損服務(wù)速率為μ，移動(dòng)通信終端的移動(dòng)速度為u，該方法包括下述步 驟步驟ι.假設(shè)將無(wú)線信道的信噪比劃分成Ν+1個(gè)連續(xù)的信噪比間隔[Γ^，?！?.. [Γη， rk)...[rN，ΓΝ+1)，其中rQ = o，ΓΝ+1 =C ，若某時(shí)刻無(wú)線信道的信噪比介于rk 之間，代表信道處于信道狀態(tài)sk，能夠得到狀態(tài)空間{Sk I k = 1，2. . .，N+1}，即能夠確定一個(gè) 狀態(tài)數(shù)目為N+1的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型；k、N均為正整數(shù)，k表示信道狀態(tài)的序號(hào)，N+1 表示待確定的信道狀態(tài)數(shù)目；步驟2.設(shè)置前向糾錯(cuò)編碼參數(shù)為(n，m，t)，采用式I計(jì)算數(shù)據(jù)包的誤包率PER，其中， η為編碼后數(shù)據(jù)包總的比特位數(shù)，m為原始信息數(shù)據(jù)包比特位數(shù)，t代表數(shù)據(jù)包的可更正比 特位數(shù)，Pe(r)是一定調(diào)制方法下誤比特率的表達(dá)式，Pe(r)是信道信噪比r的函數(shù)，式I中 的j為從t+Ι到η的整數(shù)，編碼后數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間T = η/μ ；再利用式I計(jì)算無(wú)線信道 中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的誤包率基本為0時(shí)的信噪比值re ；設(shè)信噪比r的分布函數(shù)ρ (r)為式II，P為無(wú)線信道的平均信噪比，則信道狀態(tài)Sk的 穩(wěn)態(tài)概率為式III，無(wú)線信道的電平通過(guò)率ΝΓ定義為式IV，其中，fdoppler = u · f/w為 終端移動(dòng)速度為u時(shí)的最大多普勒頻移，f代表載波頻率，w為電磁波在無(wú)線信道中的速率； 信道狀態(tài)Sk的平均持續(xù)時(shí)間^表示為式V;
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)線移動(dòng)通信中的性能分析方法，該方法采用了跨層思想，聯(lián)合考慮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)變衰落信道、物理層的前向糾錯(cuò)編碼和數(shù)據(jù)鏈路層的停止等待ARQ協(xié)議，在綜合考慮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同層次特征的基礎(chǔ)上，能夠求出有限狀態(tài)馬爾科夫鏈不同狀態(tài)的服務(wù)速率和穩(wěn)態(tài)概率。通過(guò)數(shù)值分析結(jié)果比較可知，本發(fā)明構(gòu)造的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型的狀態(tài)數(shù)目相比之前的模型數(shù)目減少，降低了分析的復(fù)雜度，計(jì)算出的有限狀態(tài)馬爾科夫鏈模型中每個(gè)狀態(tài)的服務(wù)速率和穩(wěn)態(tài)概率都是網(wǎng)絡(luò)性能中很重要的量。
文檔編號(hào)H04W24/00GK102118774SQ20111007119
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月23日
發(fā)明者喻莉, 姜烈, 張婕, 羅晶晶, 錢聰, 陳子龍 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)